芯片产业链包括设计、制造、封装、测试和销售,但芯片设计离不开设计软件EDA,EDA是芯片之母。利用EDA工具,设计人员可以从概念、算法、协议等方面设计电子系统。并完成从电路设计和性能分析到设计电子产品的芯片布局或印刷电路板(PCB)布局的整个过程。
EDA作为芯片设计中不可或缺的组件之一,也是半导体设计中壁垒最高的最上游部分。EDA涵盖了集成电路设计、布线、验证和仿真的全部过程,可以连接成极其复杂的电路图,从而设计出功能强大的CPU和GPU芯片。该工具分为三个部分:——前端、后端和验证。具体来说,芯片的前端设计包括芯片规格的制定和详细设计、HDL编码、仿真验证、逻辑综合、静态时序分析和形式验证。
在人工智能AI、边缘计算等复杂技术不断演进的背景下,数百亿规模的EDA产业正在成为撼动5000亿美元半导体产业链的重要“基石”。EDA被业界称为“芯片之母”。有道理。换句话说,EDA市场(产值)虽然相对较小,但却极其重要,具有“体量小、集中度高”的特点。全球EDA市场约70%被三家厂商瓜分,分别是西门子旗下的Synopsys(总部位于美国)、Cadence(总部位于美国)和Mentor Graphics(总部位于美国)。在中国市场,约95%的EDA销量仍被Synopsys、Cadence和Mentor Graphics瓜分。自从两年前华为被迫终止与EDA三巨头的合作后,国产化确实引起了业界的关注和讨论。
近年来,国产自主替代芯片的热潮将EDA推向了舞台,资本市场对EDA行业的关注度越来越高。在此之前,广利威、桂润电子、国威思尔新冲刺科创板,之后有了“走向深交所主板”的愿景。近日,中国EDA第一厂商华大九天创业板的IPO之旅也迎来了新的进展。
6月21日晚,深交所官网披露,已正式受理华大IPO申请9天。招股书显示,本次拟发行股份数量为108,588,354股,占发行后公司总股本的20%,计划募集资金总额为25.51亿元。扣除发行费用后,所有将用于投资的项目包括:电路仿真与数字分析优化EDA工具升级项目、仿真设计与验证EDA工具升级项目、针对特定芯片设计的EDA工具开发项目、数字设计综合与验证EDA工具开发项目、补充公司营运资金。目前国内a股市场没有本土EDA公司。随着近期多家本土EDA公司IPO征程的更新,业界开始讨论哪一家将获得“a股EDA第一股”的称号。
/>华大九天成立于2009年,其前身是华大集团的EDA部门,由中国华大集成电路设计集团有限公司与国投高科技投资有限公司共同投资设立,专门从事EDA软件开发和服务的公司。华大九天不仅是EDA领域的“国家队",还是大规模集成电路CAD国家工程研究中心依托单位。
华大九天自成立之初,便肩负起了打破技术封锁的历史使命。刘伟平毕业于复旦大学微电子专业,于2009年正式创立华大九天,随后一举打破了国外企业在EDA领域的垄断。历经12年,华大九天集结了一支豪华的投资方队伍,不乏国家集成电路产业投资基金、深创投、国中创投、元禾璞华等知名投资机构的身影。
1983年,无锡微电子工程批准建设,计划建设一条3微米MOS生产线,同时希望合作方提供一套CAD计算机辅助设计系统,帮助我国建立集成电路设计中心。但是巴黎统筹委员会一直对华实行禁运措施,导致我国无法引进CAD系统。1989年,为打破集成电路行业的封锁,17家单位、200余位专家、学者、学生聚集在原北京集成电路设计中心,联合开发首套完整的集成电路计算机辅助设计系统——熊猫系统。
彼时,刘伟平还是一位复旦大学微电子专业的在读硕士研究生,尚未毕业的他只身前往北京参与熊猫系统的科技攻关项目。刘伟平曾回忆:“很多人离开老婆孩子来到北京,一干就是一两年。我倒是无所谓,一个毛头小伙子。”一年后,从复旦大学毕业的刘伟平继续留在北京继续从事项目研究,并主要负责整个熊猫系统中的EDA工具开发。
经过两年联合攻关,熊猫系统终于在1990年正式对外发布,并接连斩获两项国际大奖。但此款产品无法投入使用,实用价值不大。受此影响,团队成员开始陆续离开。到1990年底,只有十几个人留下来继续做产品开发,刘伟平便是其中一员。
功夫不负有心人。1992年,熊猫系统的实用化版本终于面世,作为整个项目组骨干成员的刘伟平迎来了人生的转折点——年仅26岁的他被任命为北京集成电路设计中心、中国华大集成电路设计集团有限公司副总裁。
自此以后,刘伟平便与EDA行业紧紧绑在了一起。2002年,华大电子从中国华大正式独立出来,刘伟平担任北京中电华大电子设计有限责任公司总经理。基于中国华大在IC设计上的经验、成果和技术优势,华大电子从成立时起便在多种产品领域占据了国内很高的市场份额。
不过,当时华大电子是将EDA业务和IC设计业务合在一起的,该模式在当时并不被投资机构认可。刘伟平考虑将EDA业务独立出来,他认为,公司通过独立,会增加更多自主性,在业务上更集中、更专业,管理上也会轻松很多。2009年,刘伟平带领原华大电子EDA事业部创立华大九天。
人人皆知,创业艰辛,在门槛极高的芯片领域创业,其艰难可想而知。刘伟平曾感慨,“我其实一直都在痛苦中求快乐、求奋斗。”即便痛苦,刘伟平仍然愿意坚持下来的原因,刘伟平归结为一种理想,一个信念——“我们一定能做出自己的东西来”。
华大九天即以模拟电路仿真软件为突破口,公司在模拟芯片设计EDA领域的布局包括后仿真、寄生提取、物理验证、版图绘制、晶体管仿真等。华大九天是当前EDA行业中为数不多的可以提供模拟/数模混合IC芯片设计全流程解决方案的公司。此外,华大九天还可提供数字SoC芯片设计与优化解决方案、晶圆制造专用EDA工具和平板显示(FPD)设计全流程解决方案。在业务规模上,华大九天占据了国产EDA半壁江山,其拥有商业化产品20多种。同时,华大九天还拥有超280项申请发明专利。

而此次本土EDA巨头华大九天上市动作,更激发一轮EDA国产化高潮。事实上,自国产替代浪潮以来,国内集成电路市场规模不断壮大,以芯片设计为例,据中国半导体行业协会设计分会数据显示,2014~2020年,国内芯片设计业销售规模从1051.6亿元增长到3778.4亿元,复合增长率约23.8%。

华大九天产品体系发展简要历程
本土芯片设计业快速增长,为国内EDA产业带来广阔发展空间,华大九天也受益于此。据华大九天招股书显示,2020年我国EDA行业迎来持续良好增长,全年行业总销售额约为66.2亿元,同比增长19.9%,实现连续增长,本土自主EDA工具企业在市场营业收入约为7.6亿元,同比增幅65.2%。其中,华大九天是目前国内规模最大、产品线最完整、综合技术实力最强的EDA工具提供商。而报告期内,光论国产EDA市场份额,华大九天占比保持在50%以上。此外,2018年、2019年和2020年,华大九天营业收入分别为15078.20万元、25722.00万元、41480.22万元;净利润分别为4851.94万元、5715.77万元、10355.87万元。需要指出的是,招股书提到,2018年-2020年,华大九天计入其他收益的政府补助分别为4389.2万元、5430.27万元和7040.57万元,占当期利润总额的比例分别为90.46%、95%和67.99%。


可以说,在这波国产化呼声中,以华大九天为代表的本土EDA企业开始享受市场红利。然而,EDA行业市场集中度较高,三巨头牢牢把控了全球以及国内EDA市场。以2020年为例,虽然华大九天位列本土EDA企业第一位,但也仅占国内市场(不同于国产市场)约6%的份额。在这个国产化率仅为10%左右的行业中,华大九天一家就贡献了大半,显示国产EDA厂商后续还要加倍努力追赶。
业内人士对此表示,国产EDA公司最艰难的是生存问题,然后是生态问题。国内EDA公司需要获得芯片设计公司、晶圆代工厂的信任,才能解决生存问题。在当前的情势下,大部分半导体公司都意识到EDA自主可控的重要性,这是国产EDA获得入场券的前提。

按同一控制下合并口径披露的华大九天前五大客户情况

按同一控制下合并口径披露的华大九天前五大供应商情况
而这场国产EDA准入赛,从华大九天招股书中可以看出,公司已经拿到入场券。在华大九天招股书中,本土晶圆厂如华虹、面板大厂如京东方、TCL、处理器厂商兆芯等均在列其前五大客户名单。其中,华虹和京东方更是长年稳居Top 5大客户。“国内不少起步晚的EDA公司,如果没有晶圆厂认证,市场很难打开,因为设计公司不敢用,”业内人士指出,晶圆厂本能倾向于和美国三大EDA厂商合作,而对于小公司、创业公司,则并不愿意花时间去测试和认证,因为认证也需要耗费资源。也因此,华虹和京东方的助力,让华大九天在EDA国产化道路上走得更有底气。
此前,华大九天南京集成电路设计服务产业创新中心副总经理李琳曾表示,EDA行业突然成为聚光灯下的“宠儿”,越来越多投资人开始关注此行业,越来越多从业者开始加入此行业,在这个小众领域长期干着苦活累活的EDA人开始感叹“好日子”终于来了;正是有了这样的“大好形势”,国内EDA产业总算有了快速成长的机会,但同时也需要EDA人保持冷静的头脑,着眼EDA短板问题和前沿技术,本着刻苦和坚持的态度,打造出真正具有市场竞争力的国产EDA工具。
除华大九天外,自去年至今,已有多家本土EDA公司均开启IPO上市之路。不过,与华大九天不同,其他EDA公司大多选择申报科创板。2020年12月,广立微披露开启上市辅导;2021年2月,国微思尔芯完成科创板上市辅导备案;同年6月,概伦电子拟科创板IPO已完成上市辅导总结。值得一提的是,芯愿景于去年5月率先打响了本土EDA科创板IPO第一枪,但同年12月终止上市。近日,民生证券披露了关于芯愿景在深交所主板上市的辅导基本情况资料表。除华大九天外、概伦电子、广立微、国微思尔芯外,国内EDA产业链企业如芯华章、湖北九同方等多家企业都获得资本支持,利用资本力量推动科技发展和创新。
(我为科技狂整理)